攀西某微细粒难选钛铁矿的选矿新工艺研究.pdf

攀西某微细粒难选钛铁矿的选矿新工艺研究 严伟平 1 . 中国地质科学院矿产综合利用研究所，成都6 1 0 0 4 1 ; 2 . 中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心，成都6 1 0 0 4 1 摘 要微细粒钛铁矿的回收制约着我国攀西地区钛资源的高效开发利用。四川某矿业公司的斜板溢流原矿属辉石、橄榄石混 合型钛铁矿，且粒度极细，- 1 9 μm 产率为7 9 . 2 2 ％，其中T i O 2 分布率为8 7 . 5 4 ％。研究结果表明，预先采用强磁选可有效消除部 分超微细粒钛辉石、橄榄石等易浮杂质对浮选分离的不利影响，磁选精矿通过一次粗选五次精选一次精扫选流程，可获得钛精矿 产率为2 1 . 8 5 ％，T i O 2 品位为4 7 . 4 4 ％，T O 2 回收率为6 2 . 8 9 ％的良好指标，为矿山高效利用钛资源提供了合理的技术方案。 关键词 细粒钛铁矿； 辉石； 橄榄石； 磁选； 浮选 中图分类号 T D 9 2 3 ； T D 9 2 4 . 1文献标志码 A文章编号2 0 9 5 - 1 7 4 4 2 0 2 0 0 8 - 0 0 7 6 - 0 7 S t u d y o n N e w B e n e f i c i a t i o n T e c h n o l o g y f o r a R e f r a c t o r y U l t r a f i n e I l m e n i t e O r e i n P a n x i Y A N W e i p i n g 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 2 0 9 5 - 1 7 4 4 . 2 0 2 0 . 0 8 . 0 1 3 2 0 1 9 - 1 2 - 1 8 基金项目四川省科技计划资助项目 2 0 1 9 Y J 0 2 6 8 ；四川省自然资源厅科研项目 K J - 2 0 1 9 - 6 作者简介 严伟平 1 9 8 4 - ， 男， 工程师， 硕士研究生， 主要从事有色金属及稀有、 稀贵金属的选矿研究工作。 万方数据 第8 期严伟平攀西某微细粒难选钛铁矿的选矿新工艺研究 7 7 2 ．3 亿t ，占全球总量的2 6 ．1 4 ％；澳大利亚储量约为 2 ．5 亿t ，占2 8 ．4 1 ％。虽然我国钛资源丰富，但是二 氧化钛的含量普遍偏低，每年需要从澳大利亚、越 南、印尼、印度、肯尼亚、南非等国进口大量钛精矿。 据统计，2 0 1 6 ～2 0 1 8 年我国钛精矿进口量分别为 2 5 4 ．8 、3 0 6 ．5 1 、3 1 1 ．8 万t ，近两年来我国钛精矿对 外依赖度更是超过了4 0 ％。由此可知，我国钛资源 丰富但国内钛精矿产量却严重不足。我国探明的钛 资源分布在2 1 个省 自治区、直辖市 共1 0 8 个矿 区，主要产区为四川、河北、海南、广东、湖北、广西、 云南、陕西、山西等地，其中四川储量最大。攀西地 区是中国最大的钛资源基地，钛资源量占全国钛储 量的9 0 ％，该地区的钒钛磁铁矿中含有大约8 ％～ 1 0 ％的二氧化钛[ 2 1 ] 。攀西地区钒钛磁铁矿与钛铁 矿主要以共伴生关系赋存，因受到铁矿开发利用的 制约，进入选钛作业的矿石粒度偏细，导致钛资源的 综合回收率只有2 6 ％左右，大量微细粒级的钛铁矿 流失在尾矿中，造成钛资源的严重浪费[ 4 3 ；根据近年 来的数据统计，攀枝花地区的钛资源中一1 9 肚m 粒 级含量约为3 5 ％，一1 0 “m 粒级含量约为1 5 ％[ 5 3 ； 部分选厂为了减少微细粒钛铁矿的影响，直接将 一1 9 肚m 粒级采用分级脱泥的方法排入尾矿中，造 成资源的大量流失[ 6 ] 。其次，随着大多数矿山进入 中深部开采，矿石性质发生了较大的变化，由原先的 辉长岩型钛铁矿逐步转变为橄辉岩型钛铁矿[ 7 ] ，矿 石中橄榄石的含量显著增加，脉石矿物性质更加复 杂，增大了实际矿石的选别难度。鉴于此，矿石贫、 细、杂带来的问题将直接影响攀西地区钛资源的开 发利用，严重限制我国钛精矿的生产。 四川某矿业公司二段斜板溢流T i O 品位为 1 6 ．8 0 ％左右，一1 9 肚m 粒级产率为7 9 ．2 1 ％，其中 T i O 分布率为8 7 ．5 4 ％，目前选厂将这部分细粒级 钛铁矿直接排入尾矿中，造成选厂钛的回收率比较 低。本文针对T i O 。品位为1 6 ．8 0 ％的斜板溢流原 矿，采用强磁浮选联合工艺流程，获得了钛精矿 T i O 品位为4 7 ．4 4 ％，T i O 。回收率为6 2 ．8 9 ％的良 好指标。 1 矿石性质 试验矿样中T i O 。品位为1 6 ．8 0 ％，主要矿物组 成有钛铁矿、钛磁铁矿、透辉石、橄榄石、绿泥石、黑 云母等；试样中矿物嵌布粒度比较细， 2 8 扯m 粒级 产率为7 ．1 4 ％，T i O 。分布率为2 ．5 1 ％，一1 9 “m 粒 级产率为7 9 ．2 1 ％，T i O 。分布率为8 7 ．5 4 ％，其中 一1 0 肚m 粒级产率为4 2 ．0 5 ％，T i O 分布率达 4 9 ．7 5 ％，属细粒难选钛铁矿。试验矿样主要化学成 分分析结果见表1 ，主要矿物组成及含量见表2 ，试 验矿样粒度筛析结果见表3 。 表1试验矿样主要化学成分分析结果 T a b l el A n a l y s i sr e s u l t so fm a i nc h e m i c a lc o m p o s i t i o no fo r es a m p l e ／％ T i 0 2 4 ．2 2 6 ．0 4 1 2 ．3 5 1 7 ．2 2 2 0 ．0 4 1 6 ．9 4 T i 0 7T F o 4 5 4 5 2 8 2 8 1 9 1 9 1 0 一1 0 R O M O ．1 0 2 ．4 1 9 ．9 5 3 7 ．7 9 4 9 ．7 5 1 0 0 ．0 0 万方数据 7 8 有色金属工程第1 0 卷 2 选矿试验 2 ．1 选矿工艺流程的确定 目前，国内外针对微细粒钛铁矿浮选的研究工 作主要是围绕着浮选工艺和浮选药剂两个方面进 行。近年来，科研工作者针对微细粒钛铁矿回收难 的问题，主要采用“疏水絮凝分选法”，即在矿浆充分 分散的前提下，使微细粒矿物选择性疏水化，形成聚 团，通过增大颗粒的表观粒径，实现微细粒矿物的常 规浮选分离，这类分选方法有载体浮选、油团聚浮 选、剪切絮凝浮选、浮油萃取等，该法在一定的适用 范围内均有一定的分选效果[ 8 。2 I 。 试验采用常规浮选、脱泥浮选、预富集浮选 三种不同的选矿工艺对该矿石进行选别，其中常规 浮选采用一次粗选四次精选的开路试验流程进行， 试验过程中使用硫酸作为抑制剂，M O H 作为捕收 剂；脱泥一浮选是在常规浮选前采用1 0 0g ／t 的捕 收剂M O H 进行浮选脱泥；预富集浮选工艺是在 常规浮选前采用强磁磁选、超强磁磁选、离心重选、 悬振选矿四种不同的选矿手段对试验矿样进行预处 理。不同的选矿工艺流程见图1 ，试验结果见图2 。 由试验结果对比可知，预富集 强磁磁选 浮选工 艺获得的钛精矿T i O 品位和回收率比常规浮选、脱 泥浮选要高，该工艺可获得钛精矿T i O 。品位为 4 6 ．2 5 ％，T i O 。回收率为4 8 ．2 1 ％的选别指标。因 此，后续试验确定采用强磁磁选浮选工艺流程。 R O M M i d d s ．1 图1 选矿工艺流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fd r e s s i n gp r o c e s s 万方数据 第8 期严伟平攀西某微细粒难选钛铁矿的选矿新工艺研究 7 9 6 0 4 5 享 名3 0 曼 o 1 5 0 { i 星 墓互 善写 o ii i 耋 { 萝至 品罢 l 宰 兰 兰 2 量 堇号 童 孚i 5 苫 耋 } 耋 士 6 0 4 5 莲 } 3 0兰 毫 岂 1 5 O 图2 不同选矿工艺试验结果 F i g ．2 T e s tr e s u l t so fd i f f e r e n tm i n e r a lp r o c e s s i n g t e c h n o l o g y 2 ．2 条件试验 2 ．2 ．1 磁选条件试验 磁选可有效的分离磁性矿物和非磁性矿物。 试样中有用矿物钛铁矿属中磁性矿物，透辉石、 橄榄石、绿泥石属弱磁性矿物。另外，由于该物 料粒度非常细，通过调整强磁选的选别参数，对 分离磁性不同的矿物有一定效果。磁选条件试 验主要考察了不同磁场强度对该物料分选效果 的影响，试验结果见图3 。 结果表明，随着磁场强度的增大，获得粗精矿 图3强磁选背景场强大小试验结果 F i 昏3 T e s tr e s u l t so fb a c k g r o u n df i e l ds t r e n g t ho f s t r o n gm a g n e t i cs e p a r a t i o n 的T i O 。品位逐渐降低，T i O 。回收率逐渐升高，但当 磁场强度达到8 8 0k A ／m 时，T i O 。回收率变化趋势 变缓，T i O 。品位下降明显。因此，强磁选的磁场强 度确定为8 8 0k A ／m 。 2 ．2 ．2 浮选条件试验 浮选体系中微细粒钛铁矿界面性质难以有效调 控是制约钛铁矿资源高效利用的主要原因，一方面 微细粒钛铁矿中含有9 ．8 4 ％的橄榄石，3 9 ．6 5 ％的 透辉石，在大多数的浮选环境下，目的矿物 钛铁矿 与脉石矿物 辉石、橄榄石 固一液界面残余价键特性 相似；另一方面微细粒钛铁矿在矿浆中表面溶解行 为变得复杂，严重恶化钛铁矿与脉石矿物的分离，且 微细粒辉石、橄榄石会在钛铁矿表面发生罩盖现象， 呈现颗粒间异相凝聚等交互干扰现象，从而导致这 些矿物表面物理化学性质类似，使其分离困难。浮 选条件试验主要考察硫酸、硫酸 水玻璃、硫酸 酸 化水玻璃、硫酸 草酸、硫酸 E M 一1 等几种调整剂 对微细粒钛铁矿浮选分离的影响，其中，E M 一1 是项 目组自主研发的组合抑制剂。浮选试验流程同 图1 ，试验结果见图4 。 7 0 6 0 5 0 蓬4 0 { c 33 0 2 0 1 0 0 7 0 6 0 5 0 4 0 薹 l 3 0 耋 2 0 1 0 0 蚕 奎喜i 喜i毛 i 星1 菩{ 善害雩 工i- 叶 一 呈，；呈 j ‘ 图4 不同调整剂种类试验结果 F i g ．4 T e s tr e s u l t so fd i f f e r e n tk i n d so fr e g u l a t o r s 由试验结果可知，添加调整剂E M 一1 可以起到 有效抑制脉石矿物的作用，在提高浮选精矿品位的 同时回收率也有明显提升。 在条件试验基础上，进行了开路试验，试验流程 见图5 ，试验结果列于表4 。 万方数据 8 0 有色金属工程第1 0 卷 M i d d s ．1R e f i n e dC 0 n c ． M i d d s ．2 图5 浮选开路试验流程 F i 晷5 F l o w s h e e tf o ro p e nc i r c u i tf l o t a t i o nt e s t 表4 浮选开路试验结果 T a b l e4 0 p e nc i r c u i tn o t a t i o nt e s tr e s u l t s／％ 表4 结果表明，在人浮物料含T i O 。2 2 ．5 9 ％的 情况下，采用一次粗选四次精选一次精扫的开路试 验流程，可以获得T i O 。品位为4 7 ．5 0 ％、T i O 作业 回收率为6 8 ．4 3 ％的钛精矿。可以看出，中矿2 含 T i O 。品位仅1 4 ．6 8 ％，其品位远低于人浮物料的 T i O 品位，因此这部分产品可以考虑返回强磁作业 或直接当尾矿丢弃。 2 ．3 全流程试验 在条件试验和开路试验基础上，进行了强磁一浮 选工艺全流程闭路试验，试验流程见图6 ，试验结果 列于表5 。 万方数据 第8 期严伟平攀西某微细粒难选钛铁矿的选矿新工艺研究8 1 R O M 图6 磁选一浮选闭路试验流程 F i g ．6 F l o w s h e e to fm a g n e t i cs e p a r a t i o n - n o t a t i o nc l o s e d c i r a u i tt e s t s 呦．羹5R 篡墨黧篡协。。，％3 结论T a b l e5R e s u I t so fc l o s e d - c i r c u i tt e s t s ／％ u ，口P u 针对T i O 。含量为1 6 ．4 9 ％的微细粒物料，通过 磁选一浮选联合流程处理，最终可获得产率为 2 1 ．8 5 ％，T i O 。品位为4 7 ．4 4 ％，回收率为6 2 ．8 9 ％ 的钛精矿产品。 1 该物料含T i O 品位为1 6 ．5 1 ％，主要矿物有 钛铁矿、钛磁铁矿、透辉石、橄榄石、绿泥石、黑云母 等；物料粒度非常细，～o ．0 1 9m m 粒级产率为 7 9 ．2 2 ％，该粒级T i O 分布率8 7 ．5 4 ％左右。该物 料属微细粒难选钛铁矿。 2 物料粒度超细，直接浮选难以获得合格的钛 精矿产品。浮选前强磁选可有效脱除部分超微细粒 难分离的脉石矿物，减少浮选过程中罩盖现象的出 现；避免药剂的大量消耗。 3 强磁 浮选联合流程，可获得钛精矿产率为 万方数据 [ 1 ] 王 昌 松 ， 姚 文 俊 ， 陆 小 华 . 钛 铁 矿 资 源 综 合 利 用 概 述[ J ] . 无机盐工业，2 0 1 4 , 4 6 1 4 - 7 . W A N G C h a n g s o n g , Y A O W e n j u n , L U X i a o h u a . S u m m a r i z a t i o n o f c o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n o f i l m e n i t e r e s o u r c e s [ J ] . I n o r g a n i c C h e m i c a l s I n d u s t r y , 2 0 1 4 , 4 6 1 4 - 7 . [ 2 ] 张 延 军 ， 李 宏 . 攀 枝 花 某 钒 钛 磁 铁 矿 选 矿 工 艺设计 [ J ] . 有色金属工程，2 0 1 1 , 1 4 4 6 - 5 0 . Z H A N G Y a n j u n , L I H o n g . D e s i g n o f b e n e f i c i a t i o n p r o c e s s f o r a v a n a d i u m t i t a n i u m m a g n e t i t e i n P a n z h i h u a [ J ] . N o n f e r r o u s M e t a l s E n g i n e e r i n g , 2 0 1 1 , 1 4 4 6 - 5 0 . [ 3 ] 中 国 自 然 资 源 部 . 中 国 矿 产 资 源 报 告 [ M ] . 北 京 地 质 出版社，2 0 1 9 . M i n i s t r y o f L a n d a n d R e s o u r c e s o f t h e P e o p l e s R e p u b l i c o f C h i n a . C h i n a m i n e r a l r e s o u r c e s r e p o r t [ M ] . B e i j i n g G e o l o g i c a l P r e s s , 2 0 1 9 . [ 4 ] W A N G F W , C U N Y Q , T O N G X , e t a l . S t u d y a n d a p p l i c a t i o n o f i l m e n i t e b e n e f i c i a t i o n t e c h n o l o g y [ J ] . M u l t i p u r p o s e U t i l i z a t i o n o f M i n e r a l R e s o u r c e s , 2 0 1 6 1 1 - 6 . [ 5 ] 崔 毅 琦 ， 王 凯 ， 童 雄 ， 等 . 难 选 微 细 粒 钛 铁 矿 资源的 回收 利用研究概述[ J ] . 矿冶，2 0 1 4 , 2 3 6 1 4 - 1 8 . C U I Y i q i , W A N G K a i , T O N G X i o n g , e t a l . S t u d y o v e r v i e w o f r e c o v e r i n g r e f r a c t o r y f i n e i l m e n i t e r e s o u r c e s [ J ] . M i n i n g a n d M e t a l l u r g y , 2 0 1 4 , 2 3 6 1 4 - 1 8 . [ 6 ] 邹 建新， 杨成， 彭富昌 ，等. 攀西 地区钒 钛磁铁 矿提钛 工 艺与技术进展[ J ] . 金属矿山，2 0 0 7 7 7 - 9 . Z O U J i a n x i n , Y A N G C h e n g , P E N G F u c h a n g , e t a l . P r o g r e s s i n p r o c e s s a n d t e c h n o l o g y f o r t i t a n i u m e x t r a c t i o n f r o m v - b e a r i n g t i t a n o m a g n e t i t e o r e i n P a n z h i h u a - X i c h a n g r e g i o n [ J ] . M e t a l M i n e , 2 0 0 7 7 7 - 9 . [ 7 ] 王 志 丰 ， 郭 海 宁 ， 陈 杜 娟 ， 等 . 某 微 细 粒 钛 铁 矿浮 选试验 研究[ J ] . 甘肃冶金，2 0 1 6 1 5 - 8 . W A N G Z h i f e n g , G U O H a i n i n g , C H E N D u j u a n , e t a l . R e s e a r c h o n t h e f l o t a t i o n o f s o m e m i c r o - f i n e i l m e n i t e [ J ] . G a n s u M e t a l l u r g y , 2 0 1 6 1 5 - 8 . [ 8 ] 朱 阳 戈 ， 张 国 范 ， 冯 其 明 . 微 细 粒 钛 铁 矿 的 自 载 体 浮 选[ J ] . 中国有色金属学报，2 0 0 9 , 1 9 3 5 5 4 - 5 5 9 . Z H U Y a n g g e , Z H A N G G u o f a n , F E N G Q i m i n g . A u t o g e n o u s c a r r i e r f l o t a t i o n o f f i n e i l m e n i t e [ J ] . T h e C h i n e s e J o u r n a l o f N o n f e r r o u s M e t a l s , 2 0 0 9 , 1 9 3 5 5 4 - 5 5 9 . [9] S ARA H A , A RRI NGT ON M J, ZE L EZ N IK DW , e t a l . E f f e c t s o f p o l y e t h y l e n e i m i n e o n c y a n o b a c t e r i u m a n a b a e n a f l o s a q u a e d u r i n g c e l l f l o c c u l a t i o n a n d f l o t a t i o n [ J ] . E n z y m e a n d M i c r o b i a l T e c h n o l o g y , 2 0 0 3 , 3 2 2 2 9 0 - 2 9 3 . [ 1 0 ] Z Y G M U N T S , I Z A B E L A P . A g g l o m e r a t e f l o t a t i o n o f f i n e o x i d e p a r t i c l e s [ J ] . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f M i n e r a l P r o c e s s i n g , 2 0 0 4 , 7 4 8 5 - 9 0 . [ 1 1 ] 范 桂侠，曹亦俊. 微细粒钛铁矿和钛辉石的剪切絮凝浮 选 行 为[ J ] . 中国 矿 业大 学 学报，2 0 1 5 , 4 4 3 5 3 2 - 5 3 9 . F A N G u i x i a , C A O Y i j u n . T h e s h e a r f l o c c u l a t i o n f l o t a t i o n b e h a v i o r s o f m i c r o f i n e i l m e n i t e a n d t i t a n a u g i t d J ] . J o u r n a l o f C h i n a U n i v e r s i t y o f M i n i n g T e c h n o l o g y , 2 0 1 5 , 4 4 3 5 3 2 - 5 3 9 . [ 1 2 ] 陈 龙，高利坤. 我国细粒难选钛铁矿选矿研究进展[ J ] . 价值工程，2 0 1 6 , 1 5 3 1 - 4 . C H E N l o n g , G A O L i k u n . R e s e a r c h p r o g r e s s i n m i n e r a l p r o c e s s i n g o f f i n e i l m e n i t e [ J ] . V a l u e E n g i n e e r i n g , 2 0 1 6 , 1 5 3 1 - 4 . 万方数据